1、1公路软土地基路基设计解析摘要：文章通过对公路软土地基设计方案进行比选对公路软基的处理进行了解析。 关键字：公路；软土；路基地基；解析 中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号： 路基是公路的基础,路基设计的好坏影响整个道路工程质量,因此要求每个设计人员必须做好软土地基路基设计。 1.设计方案比选 1.1 方案比选原则 软基处理方法众多,通常有多种方法可供比选,各种方法均有其适用范围,各有优点与局限性。设计时,软基处理方案的比选原则如下: a)安全的原则 特别是对于重大工程,首先选择在本地区长期使用,被反复证明效果好,质量能够有效控制的地基处理方法。对于次要工程,需要鼓励使用新的地基处理
2、方法,以利于地基处理的理论发展与增加实践经验。 b)时间满足要求的原则 一般时间短的处理方法价格高,时间长的方法价格低。选用的地基处理方法必须要满足工程工期要求。 c)经济的原则 地基处理后只要能够满足建筑物对地基的承载力和变形的要求即可,2并不是加固后地基承载力越高越好。对于施工工期,只要能够按照总体计划完工,尽量选择费用较低的方法。 d)环保的原则 有些地基处理方法会产生污水,有些方法可能对地下水有影响,这是需要考虑加固区(如通过湿地保护区等)对环保的要求,不能造成有害的污染。 1.2 方案比选的依据 软基处理方案根据公路软土路基地基设计的有关规范和该软土路段的地质勘察报告,并结合实际和在
3、软土地基修建高等级公路的经验进行初步选定,再依据处理效果、材料来源及消耗，机具条件，施工进度，环境影响等方面的技术经济分析和对比结果来确定软基处理方案。 1.3 软基处理方案的确定步骤 软基处理方案的确定可按下列步骤进行: a)搜集详细的工程地质、水文地质及地基基础的设计资料。 b)根据结构类型、荷载大小及使用要求,结合地形地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、周围和相邻建筑物等因素,初步选定几种可供考虑的地基处理方案。 c)对初步选定的各种地基处理方案,分别从处理效果、材料来源及消耗、机具条件、施工进度、环境影响等方面进行认真的技术经济分析和对比,根据安全可靠、施工方便、经济合理等原则,从而
4、因地制宜地选择最佳的处理方法。值得注意的是,每一种处理方法都有一定的实用范围、局限性和优缺点。必要时也可选择两种或多种地基处理方法组成的综合3方案。 d)对已选定的处理方法,应按建筑物重要性和场地复杂程度,可在有代表性的场地上进行相应的现场试验和试验性施工,并进行必要的测试以验算设计参数和检验处理效果。如达不到设计要求时,应查找原因采取措施或修改设计。 如此进行地基处理方案的比选和论证,最终确定公路软基路基地基设计方案。 1.4 方案设计指标 (1)工后沉降控制标准 软土分布区域地势低平、水系发达,因此桥涵等构造物设置较多,故软基处理设计工后沉降的主要原则确定如下: a)长路堤段工后沉降规范要
5、求的控制标准为不大于 0.3m,但考虑到桥涵等构造物较多,为减少长路堤段与桥涵等构造物之间的差异沉降,本次设计采用的控制标准为 0.2m; b)涵洞、通道结构物处工后沉降的控制标准为 0.2m; c)桥台桥头段工后沉降的控制标准为 0.10m。 (2)加载填土速率控制标准 路堤的填筑速率可根据极限填土高度,采用不同的速率,分三个阶段进行: a)当填土高度小于极限填土高度的 80%时,填筑速率要满足压实度的要求; b)当填土高度为极限填土高度的 80%一 100%时,应适当降低填筑速率; 4c)当填土高度大于极限填土高度时,常用的加荷控制方法有边桩位移控制及沉降速率控制等 2 软基处理方案比选
6、一般在软土路基上,在施工结构物和填筑路堤时,由于固结及剪切变形而发生很大的沉降,并由于强度不够而遭受破坏,从而影响到结构物和路堤的安全,软基处理的目的就是通过对软基采取相应的措施来提高软基的强度,提高软基的地基承载力和降低软基的压缩性,使结构物和路堤有足够的稳定性,软基处理措施的选取应因地制宜就地取材,力求经济合理,满足安全、工期、经济、环保的原则。 公路软土路基在天然状态下性质较差,要在较短的时间内完成公路建设,并使路基基础保持稳定和较小的工后沉降量,软土路基必须进行处理。因软土层厚度、性质在不同路段存在一定的差异性,以及不同构筑物的不同要求,故采取不同的软基处理方法。拟采取的软基处理方法按
7、一般路堤、桥坡段小型构筑物地基三部分进行选择。 2.1 一般路堤的处理方案选择 一般路堤段软土层厚度大,在 0.9 一 16.4m,经过安全、工期、经济、环保各方面的比较,只要能保证 6 个月的预压期,一般路堤段优先推荐浅层加筋垫层结合预压处理方案或塑料插板结合预压处理方案。 (1)加筋垫层处理的方案 对于埋深较浅(3m)且厚度不大的路段,采用以设置碎石垫层为核心,根据软土的地质情况并结合路堤的填土荷载、路堤的稳定性要求、路堤5的差异沉降要求等条件,考虑是否采用单向土工格栅进行加强处理,可根据需要铺设一到数层,或者不设。第一层土工格栅布设在碎石垫层顶面,第二、三层依次向上铺设 40cm 一层;
8、垫层设计厚度 40cm,垫层两端土工布包边“预压期 6 个月“本方案施工工艺简单、施工快速,质量容易控制造价低“。 (2)塑料插板结合预压处理方案 对于埋深较大或厚度较大的路段,主要采用塑料插板为竖向排水体,结合排水砂垫层进行预压处理“塑料插板布置形式采用正三角形,插板间距根据填土高度的不同进行调整,插板长度经计算并结合工程地质条件及该地区类似工程经验最终确定。排水垫层根据沉降量分别设计为40、50、60cm 厚不等;排水垫层两侧做干砌片石护脚,防止排水材料流失、污染等情况。根据软土的地质情况并结合路堤的填土荷载、路堤的稳定性要求路堤的差异沉降要求等条件,考虑是否采用单向土工格栅进行加强处理,
9、可根据需要铺设一到数层,或者不设。具体设置方式与浅层处理相同。预压期 6 个月“塑料插板采用工厂化定型产品,施工工艺简单、施工快速,造价较浅层处理方案稍高。 2.2 桥坡段的处理方案选择 针对软土地基上桥台可能发生诸如桥台开裂、位移、基桩受剪破坏等情况,在桥型上尽量选择多跨结构外,为保证桥台与路堤相邻处差异和工后沉降不大于 0.lm,桥台前后均需做地基处理。桥台台前处理长度为 1.5一 2 倍的台后填土高度,桥台台后处理长度为 57 倍的台后填土高度,该处理范围我们称之为桥坡段。根据地质条件并结合工程经验,桥坡段拟选6用搅拌桩结合预压处理方案、真空预压处理方案及单纯预压方案等,单纯预压方案虽经
10、济但不能满足变形和强度要求,真空预压处理方案虽满足变形和强度要求但费用高,搅拌桩结合预压处理方案既满足变形和强度要求且费用中等,故经过各方面的比较,尤其从工程地质条件分析,优先推荐搅拌桩结合预压处理方案。 2.3 小型构造物地基的处理方案选择 为满足涵洞或通道结构物对地基承载力的要求和保证工后沉降不大于 0.2m,对软土地基进行处理。经过各方面的比较,尤其从工程地质条件分析,具体通过对换填处理搅拌桩复合地基、干振复合桩处理、塑料插板预压结合反开挖处理等方案的比较,由于换填处理费用高、塑料插板预压方案变形大,故不宜选用;对于复合地基方案,由于干振复合桩费用偏低,应优先采用。 按具体地段的地质条件
11、分别采用换填处理搅拌桩复合地基、干振复合桩处理方案。 (1)工程地质条件相对较好,通过计算分析不需要进行深层地基处理,但还属于不良地质段,若考虑工期等因素,设计时可采用换填处理方案对小型构造物地基进行加固“根据就近当地材料情况,可选择透水性好、水稳性好的换填材料。该法施工简单、快速,针对工程地质条件较好的地方,处理方便快捷。 (2)对工程地质条件比较差,软土层较厚,层底埋深较大(一般大于 6m),通过计算分析需要进行深层地基处理,设计采用搅拌桩预压处理方案。布桩型式采用正三角形,平行涵洞的中轴线对称布桩,桩长经计算并结合该地7区类似工程经验最终确定。 (3)当软土段部分路段软土厚度一般,层底埋深较小(一般在 5m 以内),根据计算分析,需要进行复合地基处理,设计中采用干振复合桩方案,布桩型式采用正三角形,平行涵洞的中轴线对称布桩,桩长经计算并结合该地区类似工程经验最终确定。 结语 软土地基路基设计,先要做好对软土地基的地质勘察工作,根据软土地质条件,认真计算其稳定性和沉降量,以及路基的临界高度和软土极限填土高度,并根据工期、费用、地质条件合理确定软基处理方法。 参考文献： 1刘家豪.塑料板排水法加固软地工程实例集.北京:人民交通出版社,1999.25. 2 地基处理手册编写组,地基处理手册.北京:中国建筑工业出版社,1989.
